Химия кремнезема. Часть 2

 

Фундаментальный труд американского физикохимика, охватывающий широкий круг вопросов, связанных с изучением и применением чистого кремнезема. В русском переводе выходит в 2-х частях.

Часть 2 посвящена золям, гелям кремнезема и кремнеземным порошкам. Рассматриваются способы их получения, очистки и обогащения, вопросы дегидратации и регидратации, поверхностная энергия силанольной и снло-ксановой поверхностей и др. Приводятся сведения по адсорбции различных соединений на кремнеземе и модифицированию его поверхности. Дается обзор работ по биохимической роли кремнезема в фауне и флоре.

Предназначена для научных и инженерно-технических работников в области химии, биологии, медицины, почвоведения, металлургии, горнорудной и строительной промышленности.

Термин «коллоидный кремнезем» в данной монографии относится к стабильным дисперсиям или золям, состоящим из дискретных частиц аморфного кремнезема. Такое определение исключает растворы поликремневых кислот, в которых полимерные молекулы  или  частицы  настолько  малы,  что  оказываются jje-.стабильными. ^Растворы  поликремневых  кислот,  обычно   получаемые  подкислением  растворов  силиката  натрия,  гидролизом \ сложных эфиров или галоидных соединений кремния при обыч- j ных температурах, были рассмотрены в гл. 3 как стадия, пред- I шествующая   образованию   коллоидных   кремнеземных   частиц^Стабильные концентрированные золи кремнезема, отличающиеся от геля и не выпадающие в осадок в течение по крайней мере нескольких лет, стали доступными с 1940 г., после того, как был найден способ приготовления однородных коллоидных частиц, больших по размеру, чем ~5 нм, и стабилизированных при оптимальном количестве основания.Когда Вейл [1] в 1925 г. и Тредвелл и Виланд [2] в 1930 г. рассматривали проблему коллоидного кремнезема, золи кремнезема с содержанием более 10 % SiC>2 были редкостью, причем подобные золи не были устойчивы по отношению к процессу гелеобразования. В 1933 г. Гриссбах [3] в своем обзоре сообщил о том, что 10%-ный золь, стабилизированный аммиаком, был приготовлен фирмой ИГ Фарбениндустри АГ. В 1941 г. Бёрд [4] запатентовал способ удаления щелочи из разбавленного раствора силиката натрия. Использовалась ионообменная смола в водородной форме. Для стабилизации кремнезема повторно добавлялось небольшое количество щелочи и проводилось концентрирование системы выпариванием воды при нагревании. Теперь мы знаем, что при подобных условиях частицы кремнезема могут вырастать до 5—10 нм. В 1945 г. Уайт [5] запатентовал способ вымывания солей из кремнеземного геля, приготовленного подкислением раствора силиката натрия. Гель пропитывали щелочным раствором и нагревали до такой степени, чтобы большая его часть пептизировала в золь. Обычно такими, способами получали золи с содержанием 15—20 % Si02, по крайней мере временно стабилизированные против гелеобразования или выпадения в осадок. В 1951 г. Бечтольд и Снайдер [6] впервые разработали способ приготовления однородных и регулируемых по размеру коллоидных частиц кремнезема. Рул [7] определил оптимальные концентрации щелочи, требуемые для стабилизации системы при ограниченном содержании примесей электролитов. В книге, опубликованной в 1954 г., Айлер [8] привел исторический обзор развития данной области химии кремнезема и обобщил достигнутые к тому времени успехи. Дальнейшие усовершенствования, предложенные Александером [9] в отношении контролирования размеров частиц, степени агрегирования, чистоты и оптимальной концентрации стабилизирующей щелочи, дали возможность получать устойчивые зблй с размером частиц <~8 нм, с содержанием кремнезема более 30 %. В работах [10, 11] были запатентованы способы приготовления стабильных прозрачных водных золей, содержащих до 50 масс.% Si02 и имеющих размер частиц 20—25 нм. Для стабилизации системы вводили оптимальное количество щелочи, а для понижения вязкости (без нарушения устойчивости) добавляли достаточное количество соли.Золи с размером дискретных частиц 300 нм и более, образующие осадок при стоянии, приготовляли автоклавной обработкой смеси влажного геля кремнезема с основанием при давлении выше атмосферного с последующим помолом незначительно агрегированных частиц в коллоидной мельнице [12а].Таким образом, за прошедшие 30 лет были разработаны способы приготовления дискретных стабилизированных частиц кремнезема во всей области коллоидных размеров, что позволило организовать выпуск концентрированных технических золей.Нэпер и Хантер [126] написали обширный обзор по способам приготовления и свойствам «гидрозолей».